一种硅溶胶结合刚玉-碳化硅质湿式喷射料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于不定形耐火材料技术领域。具体涉及一种硅溶胶结合刚玉-碳化硅质 湿式喷射料，用于高炉炉缸、炉腹、炉腰内衬快速修复。
【背景技术】
[0002] 高炉冶炼过程中，炉缸、炉腹、炉腰耐火炉衬的破坏贯穿于一代炉役的始终。开炉 初期，在冷却效果尚未很好发挥、未形成稳定的渣皮前，衬体承受炉料的机械冲刷，损坏较 快。在冶炼过程中，随着铁水及熔渣沿炉腹、炉缸周壁环流向铁口、渣口，铁水和熔渣对衬体 的冲刷愈加严重。同时铁水的静压力及碱金属钾、钠等在高温环境下经气化与衬体发生的 化学反应，导致衬体结构疏松，强化了其对衬体的渗透。上述冲刷、侵蚀和渗透最终导致衬 体的整体结构强度降低，最终被破坏。除此之外，铁水的温度高达1350°c~1450°C，炉壳的 温度则不超过250°C，由此产生的温度梯度必将在衬体内部产生巨大的热应力，导致环形砖 衬产生横向裂纹。
[0003] 高炉生产过程中，衬体不断受到冲刷、侵蚀、渗透，易出现局部或大面积不均匀磨 损、剥落，导致冷却壁烧坏、炉壳烧穿，严重影响高炉的正常运行。传统的高炉炉衬中修、大 修工艺是将炉衬全部拆除并重新砌筑，恢复高炉正常生产的几何尺寸炉型。该工艺费用高、 工期长，尤其中修尤为突出。与砌筑工艺相比，浇注施工相对简单、工期缩短。但由于炉缸、 炉腹、炉腰部位形状特殊，模具支设和振动施工困难，浇注施工也难以满足该部位的工程需 求。干法和半干法喷涂造衬工艺则通过局部或全面喷涂修复被损坏的衬体，将炉型快速恢 复到合理结构（热面几何形状）。该工艺可实现无模化施工、工期短，机械化程度高、劳动强 度低。但受限于材料性能和喷涂工艺自身，未能广泛应用。
[0004] 现有技术中，耐火喷射料多为铝酸钙水泥结合的铝硅系耐火材料。专利CN 101747070 B《耐火喷射浇注料》介绍了一种组份质量配比为：矾土颗粒25 %~45 %、矾土细 粉5%~20%、莫来石颗粒5%~30%、莫来石细粉5%~20%、刚玉细粉5%~25%、铝酸 钙水泥1 %~15%、硅微粉2%~8%、a -Al2O3微粉2%~10% Xr2O3微粉1 %~10%、SiC 粉2%~10%和复合外加剂0. 1 %~2. 5%的耐火喷射浇注料。该专利通过在Al2-SiO2-SiC 系耐火材料中加入结合剂铝酸钙水泥以及氧化铬，形成粘附性好、回弹率低、无模具连续施 工厚度大、热震稳定性好、抗侵蚀性能好的耐火喷射浇注料。该喷射浇注料为了提高附着性 能、单次喷射层厚度和强度，采用铝酸钙水泥结合剂；并添加氧化铬以提高材料的抗酸、碱 侵蚀能力。但仍存在以下问题：1)铝酸钙水泥结合的喷射料初凝时间短、泵送施工保证性 差，易堵塞管道。缓凝剂虽可以延长初凝时间，但会显著影响其高温性能。2)铝酸钙水泥中 的CaO WAl2O3会与材料中的SiO 2反应生成低熔点矿物相钙黄长石钙（2Ca0 *A1 203 *2Si02) 和钙长石（CaO ^Al2O3USiO2)等，导致高温热震稳定性、抗侵蚀性及热态强度降低。3) 结晶水排出后会产生巨大的蒸汽压力，为防止炉衬开裂，要求烘炉升温速度慢、时间长，不 利于节能减排。4)Cr 2O3易与碱金属氧化物反应生成六价络化合物R2CrO4，进一步可形成 R 2 (Cr ? S) O4固溶体。R 2Cr04、R2 (Cr ? S) O4均为有毒水溶性物质，若残留在废弃的炉衬中，六 价铬离子经雨水溶于地表水或地下水，将对水土资源环境造成永久的严重危害。
[0005]目前，尚无成功解决上述技术难题的可用技术方案和适用于上述条件的粘附性 好、能快速烘烤，强度高且热震稳定性好、抗侵蚀性能好、施工性能佳的喷射料。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种适用于高炉炉缸、炉腹、炉 腰内衬快速修复的硅溶胶结合刚玉_碳化硅质湿式喷射料。该喷射料具有粘附性好、回弹 率低、无模具连续施工厚度大、能快速烘烤，且热震稳定性好、抗侵蚀性能好、施工性能佳、 环境友好的优点，可以有效解决现有技术中喷射料存在的不足。
[0007]为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种硅溶胶结合刚玉-碳化硅质 湿式喷射料，其特征在于由主原料和外加组份组成；
[0008]主原料及质量百分数为：
[0009]
[0010] 刚玉颗粒料、碳化硅颗粒料不同时为〇(最佳，当其中一个取〇时，另一个取最大 值）上述各主原料的质量百分数之和为100% ;
[0011] 外加组份及其所占上述主原料总质量的质量百分数为：
[0012] 抗氧剂（抗氧化剂）1. 0%~2. 5% (即抗氧剂的加入量为刚玉颗粒料、刚玉细粉、 碳化硅颗粒料、碳化硅细粉和氧化铝微粉总质量的1. 0%~2. 5% )，
[0013]
[0014]本发明的原料均为现有技术的耐火材料原料产品。
[0015]按上述技术方案，所述的刚玉颗粒料符合以下要求：颗粒粒度分别由8mm~ 5mm (不含 5mm)、5mm ~3mm (不含 3mm)、3mm ~Imm (不含 1mm)、Imm ~0? 074mm (不含 0. 074mm)四种颗粒级配组成，四种颗粒级配在刚玉颗粒料中的质量百分数依次为10%~ 20%、20%~40%、20%~40%、20%~45%。
[0016]按上述技术方案，所述的碳化娃颗粒料符合以下要求：颗粒粒度分别由8mm~ 5mm (不含 5mm)、5mm ~3mm (不含 3mm)、3mm ~Imm (不含 1mm)、Imm ~0? 088mm (不含 0. 088mm)四种颗粒级配组成，四种颗粒级配在碳化娃颗粒中的质量百分数依次为10%~ 20%、20%~40%、20%~40%、20%~45%。
[0017] 按上述技术方案，所述的刚玉细粉的粒度< 0. 074mm。
[0018] 按上述技术方案，所述的碳化娃细粉的粒度彡0. 088mm。
[0019] 按上述技术方案，所述的氧化铝微粉的粒度<2 ym和<5 ym的混合物，混合物的 比例为任意配比。
[0020] 按上述技术方案，所述的抗氧化剂为金属硅、碳化硼中的一种或两种混合，两种混 合时为任意配比。
[0021] 按上述技术方案，所述的缓凝剂为糊精、羧甲基纤维素中的一种或两种混合，两种 混合时为任意配比。
[0022] 按上述技术方案，所述的分散剂为聚乙二醇型缩聚物、六偏磷酸钠中的一种或两 种混合，两种混合时为任意配比。
[0023] 按上述技术方案，所述的促凝剂为氯化铝饱和溶液、磷酸铝饱和溶液中的一种或 两种混合，两种混合时为任意配比。
[0024] 按上述技术方案，所述的硅溶胶符合以下要求：SiO2S 30% (质量），R20彡0.3% (质量）；硅溶胶的pH值为8. 5~10 ;硅溶胶的平均粒径为IOnm~20nm〇
[0025] 按上述技术方案，所述的娃溶胶结合刚玉-碳化娃质湿式喷射料中：Al2O3 19%~ 90% (质量），SiC 7%~77% (质量），体积密度彡2.40g/cm3，1450°C条件下经过3h烧后 常温抗折强度多8MPa，耐压强度多60MPa。
[0026] 上述一种娃溶胶结合刚玉-碳化娃质湿式喷射料的制备方法，包括如下步骤：
[0027] 1)按上述配比选取主原料及外加组份；
[0028] 2)所述的硅溶胶结合刚玉-碳化硅质湿式喷射料中的硅溶胶、促凝剂单独包装， 其余组份按配比称量后，经机械搅拌混合成干状均匀混合料。
[0029] 施工方法是在施工现场将混合料与硅溶胶按配比混合并搅拌均匀，采用喷射机械 将喷射料泵送至喷嘴，在喷嘴与促凝剂混合后喷射到施工面上。
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